研究人員模擬了過去5.4億年中每千年一次的海平面變化。這些發現為繪制用于能源和廢物儲存的地下層提供了更好的工具。自從地球出現海洋以來，海平面就一直在波動。直到最近，科學家們只能通過分析沉積層和化石證據來估算較長時間間隔（通?？缭綌蛋偃f年）內的海平面變化。如今，來自烏得勒支大學、英國和美國的研究人員首次成功繪制了過去5.4億年間數千年尺度的海平面變化圖。

他們的研究成果于7月3日發表在《地球與行星科學快報》上，為了解地球的地質歷史提供了新的見解。研究人員解釋說：“將這些快速的海平面變化考慮在內，對于理解地下結構及其在綠色能源領域的應用至關重要?！?/p>

兩個主要因素決定著海平面的變化：板塊構造（決定海洋盆地的深度）和陸地冰的體積（決定海洋盆地的蓄水量）?！叭绻源蠹s一百萬年為時間間隔，就可以估算出自最早的化石記錄以來，大約5.4億年前的平均海平面，”烏得勒支大學客座研究員、該研究的主要作者杜威·范德梅爾博士說道?！澳莻€時期的海平面已經移動了多達200米。我們懷疑在更短的時間內也發生了巨大的變化，但現有數據太有限，無法解釋?！?/p>

為了評估較短時期內的海平面變化，科學家們開始關注過去幾百萬年形成的巖層。與樹木年輪類似，砂巖和粘土巖等沉積層提供了環境條件的記錄。粘土巖通常形成于較深的海洋環境中，而砂巖則沉積于靠近海岸線的地方?！拔覀冊诒w覆蓋兩極的寒冷氣候時期觀察到這些巖層的交替變化最為清晰，”研究人員解釋說。在這種時期，地球的軸向擺動會造成持續數萬年的冰河時代，導致海平面波動高達100米。

長期（深藍色線）和短期（淺藍色區域）海平面變化。海平面變化主要由板塊構造運動以及陸地冰的形成和融化引起。圖片來源：Douwe van der Meer

直到最近，科學家們才得以識別遠古時期海平面的快速變化。范德米爾和他的團隊利用過去數千萬年的高質量數據，建立了全球氣候與冰蓋體積之間的關系，從而解決了這個問題?！斑@為我們提供了最準確的信息，包括沒有冰蓋的溫暖時期、有冰蓋的寒冷時期以及冰河時代。我們利用這種關系確定了更早時期，即5.4億年前的短期變化，”范德米爾解釋道。

他們對這些短期海平面變化的重建與基于化石的估計結果高度一致?！斑@是我們第一次能夠在如此短的時間內以一致的方式量化海平面，”范德米爾說。近幾百萬年來，反復出現的冰河時代導致海平面上升和下降多達 100 米。相比之下，在恐龍漫游地球的侏羅紀和白堊紀時期，由于沒有大量的陸地冰，海平面變化不那么劇烈。然而，在石炭紀晚期，當巨型蜻蜓盤旋在現在的荷蘭廣闊的沼澤上空時，由于南半球巨大的冰蓋，海平面變化要大得多。

由于我們現在對過去海平面的變化有了更精確的了解，研究人員能夠繪制出更精準的地球各個時期的地圖。他們可以將這些地圖用于氣候和演化模型，并研究這些模型對海平面變化的響應。“無論是高海平面還是低海平面，在過去的地質時期都發生過，”范德梅爾說道。

了解地質歷史上的海平面變化有著廣泛的應用。如今，我們正在尋找地下儲存二氧化碳和氫氣，或地熱能的方法。沉積在低海平面的砂巖在這里非常重要，因為它可以用作儲層。沉積在高海平面的粘土巖則起到密封的作用，使水或二氧化碳無法輕易滲透。目前，人們也在這類地層中尋找合適的放射性廢物儲存地點。“如果我們知道在某個時期全球海平面很高，我們也知道那里應該沉積了一層相對連續的粘土巖。我們可以利用這些信息創建全球砂巖和粘土巖的層位圖，這有助于我們安全利用地下資源?！?/p>

編譯自/scitechdaily